Автор Тема: Гидрогеологическая система – колыбель жизни?  (Прочитано 15590 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 8847
    • Просмотр профиля
То есть, это всё происходило только пузырьках?

Там ведь изначально затруднён обмен веществ. Такая система сразу быстро не возникнет и эволюционировать (до появления генетического кода) будет долго. Мой вариант, что это следующая стадия эволюции жизни - уже в клеточной форме. Первая стадия - эволюция в бесклеточной форме.
В прудах в то время были условия идеальные практически (для тамошней жизни). Там за тысячи лет концентрация реагентов в прудах стала очень высокой – гидротермальные источники потрудились на славу. Эволюция в протоплазме шла более высокими темпами, чем в массивах пены. Переходить в массивы пены – это заведомо проигрывать в скорости эволюции.

Разве только, в пузырьках могли прятаться «изгои»? Понятно, что не прятаться – просто там скапливались определённые продукты метаболизма, которые продолжали взаимодействовать в пузырьках (и там же – в массивах пены – продолжалась их медленная эволюция). Их (этих «изгоев») час пришёл, когда стал наступать первичный океан – бесклеточные формы жизни вымерли, клеточные остались.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 8847
    • Просмотр профиля
В копилку...

Происхождение жизни.
http://www.bio.msu.ru/res/DictionaryAttachment/235/DOC_FILENAME/MFK_2015_vesna_Paleontologiya_5.pdf
Страница 89:
Цитировать
Появление белкового синтеза расширило спектр доступных ниш. Заселили разные
слои геотермальных отложений сульфида цинка. Осваивали гетеротрофный и
хемоавтотрофный варианты метаболизма.
Белковая RdRp сняла с рибозимов необходимость катализировать собственную
репликацию и позволила увеличить количество генетической информации.
Жизнь перешла из двумерной формы адсорбированных на минеральной
поверхности полимеров к трехмерной форме — скоплениям биополимеров во
впадинах и полостях минеральных отложений, затянутых примитивными
мембранами.
Появились первые структуры, похожие на клетки — мембранные пузырьки,
плавающие в воде. Они поначалу были расселительными стадиями плоских,
сидящих на минералах прото-организмов
.
Геном прото-организмов состоял, вероятно, из множества разных молекул РНК,
одно- или двухцепочечных, линейных и кольцевых.
Сразу после появления системы коллективной репликации должны были начать
плодиться всевозможные эгоистичные генетические элементы. Вирусы тоже, скорее
всего, появились очень рано.
(с) М. Никитин
Уже небольшая подвижка - жизнь допускается не только в клеточной форме...

Страница 93:
Цитировать
LUCA
• Реконструируется на основе сравнения геномов современных
организмов.
• Имел ДНК, транскрипцию. Но не имел репликации ДНК. Т.к. ДНК-
полимеразы у бактерий и архей не родственны друг другу, а другие
ферменты для работы с ДНК – родственны. Ферменты для синтеза
тимина тоже неродственны, т.е. ДНК у LUCA была еще с урацилом.
• Имел мембрану, но какую-то другую. Возм., мембраны изначально
служили для расселения плоских РНК-организмов, распластанных
на поверхности минералов.
• Имел не менее 1300 белковых семейств (как у современных
прокариот; многовато для такого древнего примитивного существа).
Очень много биохим. путей, в т.ч. таких, которые у совр. организмов
не встречаются вместе
.
Скорее всего, он был не одним организмом, а целым сообществом,
в котором шел активный ГПГ
.
• Из-за активного ГПГ отдельные компоненты этого сообщества для
нас уже неразличимы, и LUCA реконструируется как нечто цельное
Описание соответствует описанию "моей" протоколонии из протоклеток...

Во многих местах описываются гипотетические процессы, которые я целиком отношу к метаболизму протоплазмы пруда. Когда идут рассуждения: как, где в каких условиях, в какой последовательности что-то там возникло, то, по сути, описывается эволюция живой системы. Просто признать это для многих невозможно, поскольку с общепринятым определением жизни это не согласуется...

Оффлайн Питер

  • Участник форума
  • Сообщений: 1701
    • Просмотр профиля
Ну  раз  вы   цитируете  Никитина  -    то  повторю    цитату
"Жизнь перешла из двумерной формы адсорбированных на минеральной
поверхности полимеров к трехмерной форме — скоплениям биополимеров во
впадинах и полостях минеральных отложений, затянутых примитивными
мембранами."
При   этом  уже есть    репликация      нуклеиновых  кислот  и есть  белки,   которые  катализируют  этот  процесс.
Но    посмотрим  на  чуть  более  ранний  этап.  У  нас  есть  пока   абиогенный  синтез  олигонуклеотидов.   И  в  том  числе  есть  автокатализ  Далее    на    этом  олиге   могут     сорбироваться   аминокислоты    или  короткие  пептиды.  Этот  процес   очевидно    зависит  от  последовательности  пептида  и   нуклеиновой    кислоты   (опыт   работы    с  аптамерами  об  этом  говорит).    В итоге    образуются   комплексы   НК-белок   -   относитель   специфичные.     Они     периодически  диссоциируют и  снова  образуют  комплекс   -     "своя"  НК     находит "свой"    пептид.   Когда  это  проще  делать ?   В   ограниченном  мембраной  объеме   или в  "прудике"    без  границ  ? То     есть  на  мой   взгляд  мембрана  возникает  очень  рано .

А  оно  вам  надо  ?

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 8847
    • Просмотр профиля
Ну  раз  вы   цитируете  Никитина  -    то  повторю    цитату
"Жизнь перешла из двумерной формы адсорбированных на минеральной
поверхности полимеров к трехмерной форме — скоплениям биополимеров во
впадинах и полостях минеральных отложений, затянутых примитивными
мембранами."
При   этом  уже есть    репликация      нуклеиновых  кислот  и есть  белки,   которые  катализируют  этот  процесс.
Так ведь я и говорю, что они изначально появились в прудике... Это дальнейшая эволюция их протекала: сначала на поверхностях (в виде "бутербродов"), а затем в пузырьках (под защитой мембран). Возможно, что и параллельно эволюция шла...

Но    посмотрим  на  чуть  более  ранний  этап.
Ранний этап был в пруде, и нам достоверно его реконструировать весьма затруднительно - в нашем распоряжении только единственный конечный вариант эволюции (остальные исчезли) - мы сами.
 
У  нас  есть  пока   абиогенный  синтез  олигонуклеотидов.   И  в  том  числе  есть  автокатализ  Далее    на    этом  олиге   могут     сорбироваться   аминокислоты    или  короткие  пептиды.  Этот  процес   очевидно    зависит  от  последовательности  пептида  и   нуклеиновой    кислоты   (опыт   работы    с  аптамерами  об  этом  говорит).    В итоге    образуются   комплексы   НК-белок   -   относитель   специфичные.     Они     периодически  диссоциируют и  снова  образуют  комплекс   -     "своя"  НК     находит "свой"    пептид.
В прудике было таких "сладких парочек" много - они могли попарно и переходить в массивы пены.
Просто в итоге (в конкурентной борьбе при наступлении первичного океана) осталась именно такая "сладкая парочка", которая постепенно эволюционировала до полноценного генетического кода.

То есть, говоря простым языком, предшественников комплексов НК-белок было множество вариантов, которые сформировались в самом пруде. Какая-то часть таких предшественников комплексов продолжила эволюцию на поверхностях, какая-то - в пузырьках. Причём, допускаю, что оба процесса происходили, до некоторой степени, параллельно.

И до полноценных комплексов НК-белок они эволюционировали собственными путями (друг от друга - отличными). Ведь даже в массивы пены, в разных локальных гидрогеологических системах, могли перейти совершенно разные предшественники комплексов НК-белок. Соответственно, они в итоге и сформировали совершенно разные комплексы НК-белок. А далее - конкуренция (на фоне наступления первичного океана) и победили самые живучие... И по потомкам этих победителей (по нам самим, по сути) мы можем судить только о самих победителях - о "сёстрах/братьях-конкурентах" мы вообще ничего сказать не можем, кроме общих рассуждений.
 
Когда  это  проще  делать ?   В   ограниченном  мембраной  объеме   или в  "прудике"    без  границ  ?
Предшественникам легче появится в пруде. Конкретно эволюционировать легче под конкретные и более стабильные окружающие условия - на минеральной подложке и/или в пузырьке.

Обратите внимание - максимальное разнообразие в пруде, на подложке - уже разнообразие значительно меньше (подложка и её свойства уже сама является ограничивающим фактором), в пузырьках - ещё меньше (мембрана капитально "отсекает" множество вариантов. Но, в то же время, стабильность условий на подложке чуть выше, чем в толще пруда, а в пузырьке - ещё чуть выше, чем в толще пруда. 

То     есть  на  мой   взгляд  мембрана  возникает  очень  рано .
На мой взгляд - тоже. Но ведь и подложка появилась тоже очень рано.

Однако, и эволюция на подложке, и эволюция в пузырьке - это всегда специализация чего-то более универсального и неспециализированного. Вот таким неспециализированным и была протоплазма - бешенная мешанина бесклеточных жизненных форм (постоянно и/или циклически обменивающихся метаболитами) в прудах гидрогеологических систем.
« Последнее редактирование: Ноябрь 16, 2019, 17:48:16 от ArefievPV »

Оффлайн Питер

  • Участник форума
  • Сообщений: 1701
    • Просмотр профиля
Тут  есть  одна  проблема   -    специфичность.  Если       образовался   удачный   дуплекс  НК-пептид и  диссоциировал  -  то  шанс    найти  снова  пару  в  большом  объеме  минимален.  А  не    специфичные  дуплексы    мало    продуктивны  в  плане     выбора     лучших  вариантов.
А  оно  вам  надо  ?

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 8847
    • Просмотр профиля
Тут  есть  одна  проблема   -    специфичность.
Нет этой проблемы. В пруде - универсальность обеспечивается, на положке и в пузырьках - специфичность обеспечивается.
 
Если       образовался   удачный   дуплекс  НК-пептид и  диссоциировал  -  то  шанс    найти  снова  пару  в  большом  объеме  минимален.
В пруде постоянно в наличии огромное количество самых разных пар - что-нибудь случайно состыкуется... Благодаря огромному количеству самых разнообразных реакций всегда был выбор. Но если выбор был осуществлён в толще пруда, то при диссоциации он пропадал.

А вот если удачный выбор оказался на подложке или в пузырьке, то там диссоциированные части легко себе пару находили. Так и шёл отбор - подложки и пузырьки накапливали в себе только удачные (то бишь, совместимые).

А  не    специфичные  дуплексы    мало    продуктивны  в  плане     выбора     лучших  вариантов.
Вариант не бывает абстрактно лучшим, он лучший - к каким-то условиям. И выбор идёт на многих уровнях. Например, в пузырьки могут попасть совместимые (на этом уровне каждый из них оказался лучшим), но разные варианты. А вот при изменении внешних условий может выяснится, что какие-то варианты (уже находящиеся в пузырьках) гораздо лучше приспособлены, чем другие варианты (тоже находящиеся в пузырьках) - хотя, и те, и другие, оказались по-своему лучшими (в плане совместимости со своей парой). Это уже выбор на следующем уровне...

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 8847
    • Просмотр профиля
Накопилось немного информации. Приведу ссылки и отдельные цитаты.

https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg238076.html#msg238076
Хочу заметить, что такое спонтанное, хаотичное (и чуть ли, не произвольное) возникновение контуров и возникновение между ними связей возможно с лёгкостью в протоплазме, но практически невозможно (и вообще – маловероятно) в клетке. Такой сбой во внутренней структуре приведёт к смерти клетки. Зато на жизнестойкости протоплазмы в пруде такой сбой никак не отразится (одним больше, одними меньше на фоне триллионов – это ничто). ::)

Этот довод (разумеется, на мой взгляд, он является доводом) считаю также в пользу первичности возникновения жизни именно в бесклеточной форме. Полагаю, что такую сложную структуру клеточные формы (и «бутерброды» тоже) попросту унаследовали от бесклеточных форм. Причём, наследовали в разных локальных гидрогеологических системах разное – просто в результате ЕО остались только такие, потомков которых, мы и наблюдаем сегодня. 
.....
Если период каких-то изменений (или сами условия) во внешней среде много больше времени существования одного поколения, но меньше времени закрепления в геноме, то передача опыта поколений (именно по данным изменениям) вряд ли закрепится в наследственности, но может закрепиться в культуре. Для протоколоний из протоклеток это был, пожалуй, единственно возможный выход. Только, культурой обозвать сие не очень-то корректно, хотя сходство присутствует. Ведь передача опыта происходила не вертикально (от предков к потомкам), а горизонтально (ГПГ между особями). Кстати, микроорганизмами найденное решение до сих пор используется. Только хочу заметить, решение было найдено не клеточными формами, а в момент перехода к клеточным формам – в противном случае, протоколонии, на первых порах, не смогли бы долго существовать (в протоклетках были неполные геномы – что попало, то попало, остальное можно получить от только соседей по протоколонии).   

Но адекватно реагировать на самые быстрые изменения во внешней среде (особенно, без явно выраженной периодичности/повторяемости) для одноклеточных (даже целой колонией) не было никакой возможности. Такая возможность появилась только у многоклеточных (и то, далеко не сразу). Рост и развитие многоклеточного организма в период онтогенеза мог легко компенсировать все условно-постоянные средовые параметры и условно-периодические средовые изменения (разумеется, в определённых пределах). Причём, записывать на уровне генов параметры среды и/или периодичность изменений в среде стало неактуально – структура многоклеточного организма в период роста и развития сама прекрасно подстроится под условия среды и периодичность изменений (по сути, именно средовые воздействия будут настраивать и отлаживать структуру растущего организма).
.....
Здесь хочу напомнить, что среда своими воздействиями на систему, организует внутреннюю структуру системы. Организация системы идет тем легче, чем менее жёсткая структура у системы. Но тут возникает противоречие: с одной стороны необходимо надёжно сохранятся, а с другой стороны необходимо легко изменяться. Типа, нельзя быть сразу: и пластичным, и жёстким. ::)

И вот тут природа нашла изящное решение и воплотила его в многоклеточных животных. Вообще-то, предтечи этого решения природой были найдены давно – ещё в период становления клеточных форм. На этапе многоклеточных животных просто произошло масштабирование и разнесение/разделение этого решения – структура организма остаётся прежней (условно), а части организма легко изменяют свою локацию и форму относительно друг друга во времени и в пространстве. То есть, поведение – это легко изменяемый компонент решения, базовая структура организма – это надёжно сохраняемый компонент решения.

https://paleoforum.ru/index.php/topic,2220.msg238635.html#msg238635
Рибозим справился с синтезом своего предка
https://nplus1.ru/news/2020/01/28/bravernaworld
.....

Созданы рибозимы, синтезирующие зеркальные копии самих себя
https://elementy.ru/novosti_nauki/432350/Sozdany_ribozimy_sinteziruyushchie_zerkalnye_kopii_samikh_sebya

Циклическая смена влажности помогла синтезу нуклеозидов в РНК-мире
https://nplus1.ru/news/2019/10/03/rnaworld